1 – Termodinâmica e Cinética de reação

Universidade Federal de Ouro Preto
Termodinâmica e Cinética de reações
orgânicas
Aula 6
Flaviane Francisco Hilário
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Paula Bruice vol.1 p. 125
1 – Termodinâmica e Cinética de reação
reagentes
produtos
• Termodinâmica – quantidades de produtos e reagentes
quando a reação alcançar o equilíbrio (depende das
estabilidades relativas).
• Cinética – rapidez com que reagentes são transformados
em produtos.
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Diagrama de coordenada de reação
• Mostra as mudanças de energia durante a reação.
Energia livre
reagentes
produtos
Estado
de
transição: estado
de
energia
máxima
Energia
livre
dos
reagentes
Energia
livre
dos
produtos
Progresso da reação
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2 - Termodinâmica
• A concentração dos reagentes e produtos no equilíbrio
pode ser expressa numericamente:
[produtos]
[reagentes]
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• A concentração da substância no equilíbrio depende de sua
estabilidade.
• Quanto mais estável a substância, menor sua energia e
maior sua concentração relativa no equilíbrio.
[produtos]
[reagentes]
Se os produtos forem mais estáveis Keq maior que 1.
Se os reagentes forem mais estáveis, Keq menor que 1.
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• A diferença da energia livre dos produtos e a energia livre
dos reagentes é chamada energia livre de Gibbs.
• Em condições normais (1 mol/L, temp. 250 C e 1 atm).
DG0 = energia livre dos produtos – energia livre dos reagentes
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Reação exergônica e reação endergônica
Reação exergônica
DG0 negativo
Keq > 1
Reação endergônica
DG0 positivo
Keq < 1
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DG0 = (energia livre dos produtos) – (energia livre dos reagentes)
DH0 = (energia das ligações quebradas) – (energia das ligações formadas)

absorve energia

libera energia
DS0 = (liberdade de movimentação dos produtos) – (liberdade de
movimentação dos reagentes)
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DH0 = (energia das ligações quebradas) – (energia das ligações formadas)

absorve energia

libera energia
Se DH é negativo  a reação é exotérmica
Se DH é positivo  a reação é endotérmica
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3 - Cinética
DG‡ = (energia livre do estado de transição) – (energia livre dos
reagentes)
DH‡ = (energia das ligações do estado de transição) – (energia das
ligações dos reagentes)
DS‡ = (liberdade de movimentação do estado de transição) – (liberdade
de movimentação dos reagentes)
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• A cinética estuda a velocidade da reação química e os
fatores que afetam essa velocidade.
Velocidade de uma reação =
Número de colisões
por unidade de tempo
x
Fração com
energia suficiente
x
Fração com
orientação
adequada
• A etapa limitante da velocidade controla a velocidade total
da reação.
• Solvatação: a interação entre um solvente e uma molécula
(ou íon) em solução.
A solvatação pode afetar DH° e/ou DS°, o qual finalmente
afeta DG°.
• Velocidades e Constantes de Velocidades
Reação de primeira
ordem
Reação de segunda
ordem
A
A+B
B
velocidade = k[A]
C+D
velocidade = k[A][B]
Reação exergônica rápida
Reação exergônica lenta
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Reação endergônica rápida
Reação endergônica lenta
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4 - Estado de transição
• Estado de energia máximo da reação;
• Estrutura intermediária entre a estrutura do reagente e a
estrutura do produto;
• Linhas pontilhadas para representar ligações que estão se
quebrando e ligações que estão se formando.
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5 – Estado de transição x Intermediário de reação
•
Estados de transição têm cargas parcialmente formadas.
•
Intermediários têm cargas completamente formadas.
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